吴建东
贵州省建筑设计研究院有限公司 贵州贵阳 550081
摘要：污水处理厂作为重要环保设施，对国民生活质量起重要作用，传统地上式污水处理厂存在占地广、外观与周边环境不协调、生产中产生废臭气体影响周边环境等缺点，为提高城市核心区土地利用率及土地价值，近几年来随着MBR工艺、除臭工艺发展，地下式污水处理厂兴建在各地逐渐兴起。
关键词：地下式污水处理厂；AA0+MBR工艺；火灾报警及消防联动控制、中控系统;视频监控
1项目概况
1.1贵州省兴义市某污水处理厂作为贵州首座地下式污水处理厂，地面上为20亩景观公园，地下为污水处理厂， 规模近期日处理量3万吨，远期6万吨，核心工艺为MBR膜池工艺，处理标准为一级A。地面建筑为办公楼，主要功能为办公室、指挥控制中心（兼中央控制室）、消防控制室等。地下二层，负一层面积约8000多平方米，为操作层，主要功能包括：变配电、仪表间、进出水间、加药间等。负二层为管廊层、MBR设备层。
1.2地下式污水处理厂特点
采用地下式污水处理厂具有占地小、隔臭、隔音、提高区域土地开发价值等优点点。同时具有基坑土方开挖量大，施工难度大等特点。
与传统地面污水处理厂电气设计相比，地下式污水处理厂设计有以下特点:其一、消防设计规范缺失，地下箱体参考建筑防火设计规范内厂房规定设计防火分区，分区面积不超过2000平方米。地下污水处理设置排烟、防烟系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统，因此需设置火灾报警及消防联动控制系统。其二、由于采用膜池工艺，在自动化控制设计上需要配置更多硬件，包括模块、存储容量等，仪表数量也会相应增加，自控设计更复杂。其三、主要用电设备如：提升水泵、曝气风机、吹扫风机等需采用变频控制，设计中需考虑绿色节能、谐波等因数。其四、污水处理中产生可燃气体如硫化氢、甲烷等，但其浓度远低于爆炸下限，且设置专用除臭设备、通风设施，因此也不用考虑作防爆方面电气设计。
2.电气设计
2.1负荷概况
主要用电设备包括曝气风机、膜吹扫风机、变频水泵、除臭系统、脱水系统等。设备总安装容量为1971KW，计算负荷为1425KW，设置二台1600KVA变压器，每台变压器能承担全部二级负荷。
2.2负荷等级及供电系统
本项目负荷等级为二次负荷，采用双回路10KV电源供电，低压侧采用单母线分段式主接线型式。二次负荷主要包括：工艺负荷、消防负荷、应急照明、中控系统负荷、监控系统负荷等。
2.3变电所设计
主要用电设置集中在曝气风机、膜处理工艺、及除臭设备，因此变电所设置宜靠近负荷中心。另需注意不宜与进出水渠相贴邻，如与水池及水渠贴领邻，相邻墙要作好防水处理。
2.4主要电气设备及材料选型
设计中10KV配电装置采用ABB公司UniGear-ZS1开关柜，并配备用EM PLUS数字仪表接入PMCS变配电监控系统，实现功能如下：人机对话界面、四遥、报表、一次主接线图、电能质量分析、电度计量等。
变压器采用施耐德系列干式变压器SCB10，防护等级IP21，低耗高效。
低压柜采用MNS授权柜系列产器，主要开关元件采用施耐德NSX系列、变频器采用ATV61系列变频器。具有高性能、可靠等优点。
电缆采用辐照交联低烟无卤电缆，消防设备供电用电缆B级耐火电缆。
3.火灾报警及消防联动控制系统设计
3.1地下式污水处理厂建筑防火等级为一级，戊类厂房。因此一般会设置消防喷淋、消火栓、手提灭火器，变配电所还需设置气体灭火系统。
3.2火灾报警及消防联动控制，本项目按一级保护对象设置火警系统消防控制室设置在地面一层，并设置直通室外的出口。报警系统图组成包括：火灾自动报警系统、事故广播系统、防排烟系统、喷淋系统、防火卷帘等。
3.3本项目硬件配置如下：感烟探测器192个、消防接线端子箱11个、感温探测器7个、带电话插孔的手动报警按钮26个、火灾报警扬声器41个、声光报警器35个、防火阀29个、消火栓箱报警按钮46个、火警电话7部、压力开关5个、水流指示器6个、信号阀6个、防火卷帘控制器6台、气体灭火装置一套。
4.自控系统设计
4.1PLC控制系统土建方案
在地面一层设置中控室，中控室与消防控制室合建,兼作视频监控室。
4.2PLC配置方案
全厂设置包括设备自带PLC装置在内共9套PLC控制装置和1套中控设备，分别布置在设备间、风机房、反应池、加药间、进出水在线仪表间等重要节点。PLC I/O输入/输出点位统计如下：AI：110个、AO：19个、DI：378个、DO：127个。硬件采用西门子S7-400系列，
4.3系统网络
采用工业以太网冗余环网通讯，分别在中控室及PLC站点设置冗余环网双太网光端机，光端机之间敷设4芯多模光缆，连接成环网，传输信号，并预留与数据监控中心的通讯接口。
4.4仪表传统配置
作为水质处理依据需设置如下仪表：超声波液位差计7套、超声波液位计4套、硫化氢检测仪6套、静压液位计2套、在线ORP仪4套，DO溶氧仪2套、在线MLSS仪2套、压力变送器1套、总氮测定仪1套、总磷测定仪2套、热式流量计2套、污泥浓度计2套、浮球液位开关2套、液位开关4套、超声波明渠流量计1 套、PH计+温度计2套、COD测定仪2套、氨氮测定仪2套、SS计2套、数采仪2套，所有仪表信号采用直流4~20mA。另污水处理核心工艺为膜工艺，在膜池处理这块与传统氧化沟工艺比较需增加配置如下仪表：压力变送器3套、取样仪2套、物位计2套、温度计5套、DO溶解仪仪5套、CH检测仪5套、CO检测仪5套、压力变送器8套、在线浊度计2套、O2检测仪5套、液位计11套、压力表12套、音叉液位开关16套。所有仪表输入信号配置信号SPD。
5.视频监控系统设计
5.1系统方案
厂内铺设的光纤，采用EPON技术，对前端摄像机进行组网，通过光纤组成链状（EPON）网络，将前端监控数据根据不同数据类型接入视频、数据、以太网接口，传输至视频监控中心。
5.2视频显示方案设计
配置2*3的47寸监视大屏，根据现场设计2联操作台，两台客户端电脑，网络硬盘录像机具备6个HDMI解码输出端口，通过HDMI线缆链接到6块大屏上。
5.3存储系统设计
监控录像数字化采用分布式存储集中管理的网络存储技术。IP智能监控存储系统，采用专业标准的存储设备，进行分布式存储集中管理数据存储模式。
5.4管理系统设计要求如下
实时图像点播、轮切业务、远程控制、历史图像检索和回放、报警管理、用户和权限管理、分控及客户端管理、合法性和一致性控制、时间同步、日志管理、存储管理等
5.5硬件配置
摄像机硬件配备包括高清车牌摄像机、高清网络智能红外速球、点面结合一体化球摄像机等。
6、结束语
本项目自2018年建成以来，已经运行近3年，污水处理效果达到设计要求，电气及自控系统运行良好，作为贵州省第一个建成的地下式污水处理厂，为后期地下式污水处理厂建设提供了很好的示范作用。
参考文献：
[1]20KV及以下变电所设计规范 GB50053-2013
[2]城镇排水系统电气与自动化技术规程 CJJ120-2018
[3]小城镇污水处理工程建设标准 建标148-2010
[4]建筑防火设计规范GB50016-2014
[5]火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013
[6]视频安防监控系统设计规范GB50395-2007